[현장실무연구] 반도체 (半導體/Semiconductor) - 반도체의 정의와 원리

소개글

[현장실무연구] 반도체 (半導體/Semiconductor) - 반도체의 정의와 원리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 반도체의 정의

　1)반도체란 무엇인가?
　2)물질의 전기적 분류
　3)반도체의 편리성
　4)반도체의 구성
　5)반도체의 특성
　6)반도체의 재료




2. 반도체의 원리

본문내용

속을 전류가 흐르게 되는 것은 전기를 지니며 동시에 움직이기 쉬운 상태에 있는 미립자가 그 물질 속에 있기 때문이라고 생각된다. 이 전기를 지니고 전류를 형성하는 미립자를 전하반송자(운반체) 또는 캐리어(carrier)라고 한다.
물질 속에서 캐리어가 발생되는 것은 물질의 종류나 상태에 따라 각양각색이며 염화나트륨 NaCl과 같은 경우에는 높은 온도에서 이것이 녹아 나트륨이온 Na+ 과 염소이온 Cl- 으로 분해하며, 이들이 캐리어로 되어 외부 전기장에 의하여 이동하는 결과 전류가 생긴다. 이것을 '이온 전도 (電導)'라고 한다. 그러나 이 경우 낮은 온도, 예컨대 상온에서는 이와 같은 이온의 발생이 없어 염화나트륨의 결정은 절연체로 된다. 또 도체인 금속의 경우는 구리의 예를 보면, 캐리어는 구리 원자 외각에서 이탈하여 구리 결정체 속을 자유롭게 이동할 수 있는 전자(電子)들이다.
반도체의 경우도 결정 속을 이동하는 이와 같은 전자가 캐리어가 된다. 이것을 전자전도(電子傳導)라고 한다. 전자전도는 반도체의 전기전도의 한 특징이다. 반도체 또는 금속에 전류를 통하고 이것에 수직된 방향으로 정자기장(靜磁氣場)을 가하면 전류방향과 자기장방향 양쪽에 대하여 수직 방향으로 이들의 크기에 대략 비례하는 기전력(起電力)이 발생된다.이것을 홀(Hall)효과라고 한다. 이 기전력의 크기는 반도체의 경우가 가장 크며 금속의 경우가 그 다음이고 절연체의 경우는 매우 작다. 이 기전력이 생기는 방향에 따라 전류를 이루는 주된 캐리어가 지니고 있는 전하(電荷)가 양·음인가를 분간할 수 있다. 대부분의 금속의 경우에는 이들 캐리어들이 음(陰)의 전기(음전하)를 지니는 입자 즉 전자임이 알려져 있다. 그러나 반도체의 경우는 그 물질에 따라 양 또는 음의 전기를 지니는 전자가 전류를 이루는 캐리어가 된다고 생각되는 경우가 생긴다. 이때 양의 전기를 지니는 전자로 볼 수 있는 캐리어를 특히 정공이라고 한다.
금속의 경우와 같이 전류 캐리어가 주로 전자인 경우를 n형 반도체, 전류 캐리어가 주로 정공일 경우를 p형 반도체라고 한다. 이와 같이 전자와 정공 두 가지의 캐리어가 존재할 수 있는 것도 반도체 특징의 하나이다. 반도체의 전기전도에 대한 물리적 기구는 다음과 같이 에너지 대역의 이론을 써서 설명할 수 있다. 즉 현대물리학의 결론에 따르면, 진공 속에서 전자가 취할 수 있는 에너지는 0(정지상태)에서 무한대에 이르는 연속적인 값일 수 있으나 원자 외각 속에 있는 전자는 불연속적으로 띄엄띄엄한 값만을 취할 수 있다. 이와 같은 원자의 규칙적인 배열로써 이루어진 고체 내에 존재하는 핵외(核外)전자는 역시 일반적으로 각자 어떤 불연속적으로 흩어진 에너지 값을 갖고 있으며, 빛을 흡수하거나 열을 받아서 그의 에너지가 변화될 수 있다. 이와 같은 전자에너지의 변화로써 전자에 의한 고체 내에서의 전기전도를 설명할 수 있다. 이들 전자가 고체 내에서 취할 수 있는 에너지 값에는 제한조건이 있으며, 고체물질의 구성원자와 결정구조에 따라서 그의 허용치가 정해진다.

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